(57)【要約】【課題】原料導入器の底部を塞ぐ底蓋と、この底蓋を吊り下げるワイヤとを係止するストッパの一部が破損しても、直ちに収容した原料や底蓋が落下することのない原料導入器を備えた単結晶製造装置を提供する。【解決手段】吊下ワイヤ４４の固着部材４４ａには、少なくとも吊下穴５４の直径よりも大きく形成された第１ストッパ６１と第２ストッパ６２とが、互いに独立して固着形成されている。また、第１ストッパ６１と凹部５３の上端面５３ａとの間には、第２ストッパ６２を取り囲むようにスペーサー６３が形成されている。こうしたスペーサー６３は、第２ストッパ６２よりも少なくとも高さが高くなるように形成される。【選択図】図３
2007217224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶原料を収容して加熱により原料融液を形成するルツボと、前記ルツボに前記多結晶原料を供給する原料導入器とを有する単結晶製造装置であって、
前記原料導入器は、原料を貯留する両端が開放された中空のパイプと、
少なくとも一部が前記パイプの直径と同じか、または大きく形成されて、前記パイプの下方の開放端を着脱自在に塞ぐ底蓋と、
前記底蓋の底面と前記底蓋の頂部との間を貫通する吊下穴と、
前記パイプの上方の開放端から前記パイプ内を通り、前記吊下穴から前記凹部内に達し、下端に固着部材が形成された吊下ワイヤと、
前記吊下ワイヤの前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく形成され前記底蓋を前記吊下ワイヤに固定する第１ストッパと、
前記第１ストッパよりも上側位置で前記固着部材に固着され、前記第１ストッパが破損した場合に前記底蓋を支持可能な第２ストッパと、
を備えたことを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項２】
多結晶原料を収容して加熱により原料融液を形成するルツボと、前記ルツボに前記多結晶原料を供給する原料導入器とを有する単結晶製造装置であって、
前記原料導入器は、原料を貯留する両端が開放された中空のパイプと、
少なくとも一部が前記パイプの直径と同じか、または大きく形成されて、前記パイプの下方の開放端を着脱自在に塞ぐ底蓋と、
前記底蓋の底面から頂部に向けて一定の深さで形成された凹部と、
前記凹部の上端面と前記底蓋の頂部との間を貫通するとともに前記凹部より縮径された吊下穴と、
前記パイプの上方の開放端から前記パイプ内を通り、前記吊下穴から前記凹部内に達し、下端に固着部材が形成された吊下ワイヤと、
前記吊下ワイヤの前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく形成され前記底蓋を前記吊下ワイヤに固定する第１ストッパと、
前記第１ストッパと前記凹部の上端面との間位置で前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく、かつ前記第１ストッパと独立して形成された第１ストッパの直径よりも小さな径寸法の第２ストッパと、
を備えたことを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項３】
前記底蓋の底面には、前記凹部の上端面から該底蓋頂部に向けて一定の深さで、前記第１ストッパの外径よりも小さくかつ第２ストッパの外径よりも大きな内径寸法に形成されて前記第２ストッパが入り込む第２凹部を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶製造装置。
【請求項４】
前記底蓋において、前記第１ストッパと前記凹部の上端面との間には、前記第２ストッパを取り囲み、前記第２ストッパよりも少なくとも高さの高いスペーサーが設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶製造装置。
【請求項５】
前記底蓋の上面は、頂部から底面に向かって広がる傾斜面を成していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の単結晶製造装置。
【請求項６】
前記パイプの上方の開放端には、前記吊下ワイヤが前記パイプの中心付近を通るように前記吊下ワイヤを規制する孔が形成された上蓋を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の単結晶製造装置。
【請求項７】
前記多結晶原料は多結晶シリコンであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の単結晶製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶原料を溶融して原料融液を形成するルツボに多結晶原料を供給する原料供給器を備えた単結晶製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの基板として用いられる単結晶シリコンウェハは、シリコン単結晶インゴットをスライスして、鏡面加工等を行うことにより製造される。こうしたシリコン単結晶インゴットの製造方法としては、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ法）やフローティングゾーン法（ＦＺ法）などが挙げられる。このうち、ＣＺ法は、大口径の単結晶インゴットを得やすいことや、欠陥の制御が比較的容易であるなどの理由により、シリコン単結晶インゴットの製造の大部分を占める。
【０００３】
こうしたシリコン単結晶インゴットの引上げでは、石英などで形成されたルツボに、原料となる塊状の多結晶シリコンを入れて加熱することで、ルツボ内にシリコン融液を形成し、このシリコン融液からシリコン単結晶インゴットを引上げる。シリコン単結晶インゴットは、バッチ方式で製造されるため、製造コストの削減には、１バッチあたりに原料である塊状の多結晶シリコンの仕込み量を増やすことが、重要な手段であった。
【０００４】
こうした多結晶シリコンの仕込み量を増やすことによる製造コストの削減では、石英ルツボのサイズを増径すれば、１バッチあたりの原料仕込み量を増加させていくのは容易だが、ルツボのコストの増加、ルツボのサイズに見合った、引上装置の設備投資が必要になり、効果的にコスト削減することは難しい。そこで、ルツボに原料を仕込んでシリコン単結晶インゴットを引上げた後、一度引き上げに使用して融液が残留している状態のルツボに再度、多結晶シリコンを導入して、１つのルツボを複数本のシリコン単結晶インゴットの引上げに使用することで、シリコン単結晶インゴットを効率的に製造し、製造コストの削減をする方法が知られている。
【０００５】
このように、融液が残留している状態のルツボに再度、多結晶シリコンを導入する手法として、リチャージ管と称される原料導入器が知られている（特許文献１）。こうしたリチャージ管（原料導入器）は、原料を保持する円筒形の管本体と、この管本体の底面を着脱自在に塞ぐバルブ（底蓋）と、管本体の中を通ってこのバルブを吊り下げるワイヤとから構成されている。そして、原料を入れたリチャージ管をワイヤで吊り下げてルツボ近傍まで下ろす途上で、管本体だけを係止することで管本体からバルブ（底蓋）が外れ、管本体に入っていた原料が管本体の底部から落下してルツボに導入される構成となっている。
【特許文献１】国際公開第２００２／０６８７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のリチャージ管は、原料への不純物汚染を防止する観点から管本体、バルブ（底蓋）共に、石英ガラスで形成されている。そして、ワイヤとバルブとは、金属やセラミック、アルミナなどの材料で形成されたストッパと称される部材を介して接続されている。しかしながら、こうしたストッパやワイヤ下端部およびバルブ付近は、融液が残留した高熱のルツボ近傍まで吊り下げられるなどして、高温環境に晒されるため、構成材料が脆くなったり、伸びたりして、破断してしまうことがあった。
【０００７】
ワイヤとバルブとを接続するストッパが破壊されると、想定外の位置で原料が管本体や底蓋と共に落下し、ルツボの破損や引上げ機自体の損傷など、大きな事故につながる懸念がある。しかし一方で、こうしたワイヤとバルブとを繋ぐストッパは、耐熱性で、かつ汚染などが少ない物質で形成される必要があり、材料の変更によって破損を防止することが困難である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、原料導入器の底部を塞ぐ底蓋と、この底蓋を吊り下げるワイヤとを係止するストッパの一部が破損しても、直ちに収容した原料や底蓋が落下することのない原料導入器を備えた単結晶製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の単結晶製造装置は、多結晶原料を収容して加熱により原料融液を形成するルツボと、前記ルツボに前記多結晶原料を供給する原料導入器とを有する単結晶製造装置であって、
前記原料導入器は、原料を貯留する両端が開放された中空のパイプと、
少なくとも一部が前記パイプの直径と同じか、または大きく形成されて、前記パイプの下方の開放端を着脱自在に塞ぐ底蓋と、
前記底蓋の底面と前記底蓋の頂部との間を貫通する吊下穴と、
前記パイプの上方の開放端から前記パイプ内を通り、前記吊下穴から前記凹部内に達し、下端に固着部材が形成された吊下ワイヤと、
前記吊下ワイヤの前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく形成され前記底蓋を前記吊下ワイヤに固定する第１ストッパと、
前記第１ストッパよりも上側位置で前記固着部材に固着され、前記第１ストッパが破損した場合に前記底蓋を支持可能な第２ストッパと、
を備えたことにより上記課題を解決した。
本発明は、多結晶原料を収容して加熱により原料融液を形成するルツボと、前記ルツボに前記多結晶原料を供給する原料導入器とを有する単結晶製造装置であって、
前記原料導入器は、原料を貯留する両端が開放された中空のパイプと、
少なくとも一部が前記パイプの直径と同じか、または大きく形成されて、前記パイプの下方の開放端を着脱自在に塞ぐ底蓋と、
前記底蓋の底面から頂部に向けて一定の深さで形成された凹部と、
前記凹部の上端面と前記底蓋の頂部との間を貫通するとともに前記凹部より縮径された吊下穴と、
前記パイプの上方の開放端から前記パイプ内を通り、前記吊下穴から前記凹部内に達し、下端に固着部材が形成された吊下ワイヤと、
前記吊下ワイヤの前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく形成され前記底蓋を前記吊下ワイヤに固定する第１ストッパと、
前記第１ストッパと前記凹部の上端面との間位置で前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく、かつ前記第１ストッパと独立して形成された第１ストッパの直径よりも小さな径寸法の第２ストッパと、
を備えたことにより上記課題を解決した。
本発明吾ｈ、前記底蓋の底面には、前記凹部の上端面から該底蓋頂部に向けて一定の深さで、前記第１ストッパの外径よりも小さくかつ第２ストッパの外径よりも大きな内径寸法に形成されて前記第２ストッパが入り込む第２凹部を更に備えたことが可能である。
本発明は、前記底蓋において、前記第１ストッパと前記凹部の上端面との間には、前記第２ストッパを取り囲み、前記第２ストッパよりも少なくとも高さの高いスペーサーが設けられたことが好ましい。
本発明は、前記底蓋の上面は、頂部から底面に向かって広がる傾斜面を成していることができる。
本発明は、前記パイプの上方の開放端には、前記吊下ワイヤが前記パイプの中心付近を通るように前記吊下ワイヤを規制する孔が形成された上蓋を更に備えたことがある。
本発明は、前記多結晶原料は多結晶シリコンであることができる。
【００１０】
本発明の単結晶製造装置は、多結晶原料を収容して加熱により原料融液を形成するルツボと、前記ルツボに前記多結晶原料を供給する原料導入器とを有する単結晶製造装置であって、前記原料導入器は、原料を貯留する両端が開放された中空のパイプと、少なくとも一部が前記パイプの直径と同じか、または大きく形成されて、前記パイプの下方の開放端を着脱自在に塞ぐ底蓋と、前記底蓋の底面と前記底蓋の頂部との間を貫通する吊下穴と、前記パイプの上方の開放端から前記パイプ内を通り、前記吊下穴から前記凹部内に達し、下端に固着部材が形成された吊下ワイヤと、前記吊下ワイヤの前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく形成され前記底蓋を前記吊下ワイヤに固定する第１ストッパと、前記第１ストッパよりも上側位置で前記固着部材に固着され、前記第１ストッパが破損した場合に前記底蓋を支持可能な第２ストッパと、を備え、このような構成であると、もし第１ストッパが破損する場合には、吊下ワイヤと第１ストッパとの固着部分が破損することが多いため、この第１ストッパよりも上側に通常は荷重がかかっていない第２ストッパを設けることによって、第１ストッパが破損しても底蓋を吊下ワイヤに支持して、原料導入器およびその内部の原料が落下することを防止することができる。
【００１１】
本発明によれば、多結晶原料を収容して加熱により原料融液を形成するルツボと、前記ルツボに前記多結晶原料を供給する原料導入器とを有する単結晶製造装置であって、前記原料導入器は、原料を貯留する両端が開放された中空のパイプと、少なくとも一部が前記パイプの直径と同じか、または大きく形成されて、前記パイプの一方の開放端を着脱自在に塞ぐ底蓋と、前記底蓋の底面から頂部に向けて一定の深さで形成された凹部と、前記凹部の上端面と前記底蓋の頂部との間を貫通する吊下穴と、前記パイプの他方の開放端から前記パイプ内を通り、前記吊下穴から前記凹部に達し、一端に固着部材が形成された吊下ワイヤと、前記吊下ワイヤの前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく形成された第１ストッパと、前記第１ストッパと前記凹部の上端面との間で前記固着部材に固着され、少なくとも前記吊下穴の直径よりも大きく、かつ前記第１ストッパと独立して形成された第２ストッパとを備え、このような単結晶製造装置によれば、熱による劣化や衝撃によって第１ストッパが破損してしまっても、第２ストッパが破損した第１ストッパに代わって原料導入器の底蓋を支えるので、パイプや原料を充填した原料導入器全体が落下してしまうことがない。したがって、第１ストッパが破損してしまっても、原料やパイプの落下による事故を確実に防ぐことが可能になる。
【００１２】
前記底蓋の上面には、前記凹部の上端面から頂部に向けて一定の深さで、前記第１ストッパの直径よりも小さく、かつ第１ストッパの直径よりも大きく形成され、前記第２ストッパが入り込む第２凹部を更に備えていてもよい。また、前記第１ストッパと前記凹部の上端面との間には、前記第２ストッパを取り囲み、前記第２ストッパよりも少なくとも高さの高いスペーサーを更に備えていてもよい。
【００１３】
このような第２凹部やスペーサーを形成することによって、第１ストッパが破損していない通常の使用状態においては、第２ストッパに負荷が掛からない構成となり、第２ストッパの劣化を防ぎ、第１ストッパが破損した際には、確実に第２ストッパがパイプや原料の加重を受け止めることができる。
【００１４】
前記底蓋の上面は、頂部から底面に向かって広がる傾斜面を成していればよい。前記パイプの他方の開放端には、前記吊下ワイヤが前記パイプの中心付近を通るように前記吊下ワイヤを規制する孔が形成された上蓋を更に備えていればよい。前記多結晶原料は多結晶シリコンであればよい。このような上蓋を備えることで、原料導入器の吊下げ時に吊下ワイヤがパイプ内で斜めになって、原料導入器が傾いてしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の単結晶引上装置によれば、原料導入器の通常の吊下げ時に荷重がかっている第１ストッパが、衝撃や劣化などによって折れたり破損したりすると、それまで荷重の掛かっていなかった第２ストッパが破損した第１ストッパに代わって底蓋を支え、底蓋にかかるパイプや原料の加重を受け止め、パイプや原料を充填した原料導入器全体を落下させること無く支持する。
【００１６】
これにより、例え衝撃や劣化で第１ストッパが破損して落下してしまっても、第２ストッパが第１ストッパに代わって原料導入器を支え、パイプや多結晶シリコンなどの原料が落下するという事故を確実に防ぎ、原料を安全かつ確実に単結晶引上装置に装てんすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の単結晶製造装置の一実施形態として、シリコン単結晶インゴットを引上げるシリコン単結晶引上装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の単結晶製造装置であるシリコン単結晶引上装置の一例を示す断面図である。シリコン単結晶引上装置（単結晶製造装置）１０は、略円筒形の外殻１１を備え、内部にシリコンを溶融して貯留する石英ルツボ１２を収容する。外殻１１は、例えば内部に一定の隙間を形成した二重壁構造であればよく、この隙間に冷却水を流すことによって、石英ルツボ１２を加熱した際に外殻１１が高温化することを防止する。
【００１８】
また、シリコン単結晶の引上時には外殻１１の内部にアルゴンなどの不活性ガスが導入される。外殻１１の頂部には、引上駆動装置（図示略）が備えられ、シリコン単結晶インゴット５の成長核となる種結晶６およびそこから成長するシリコン単結晶インゴット５を回転させつつ上方に引上げる。
【００１９】
外殻１１の内側には、保温筒１５が備えられる。保温筒１５は、例えば黒鉛で形成されれば良く、石英ルツボ１２の加熱中の温度低下を軽減するとともに、外殻１１の昇温を抑制する役割りを果たす。
【００２０】
保温筒１５の内側には、略円筒形の側面ヒータ１６が備えられる。側面ヒータ１６は、石英ルツボ１２を周面から加熱する。この側面ヒータ１６の内側に、石英ルツボ１２およびルツボ支持体（黒鉛ルツボ）１７が収容される。石英ルツボ１２は、全体が石英で一体に形成され、上方が開放面を成し、下方がすり鉢状の底部を形成している。
【００２１】
石英ルツボ１２には、原料である塊状の多結晶シリコンが仕込みされ、これを側面ヒータ１６による加熱で溶融したシリコン融液７が貯留される。ルツボ支持体１７は、例えば全体が黒鉛で形成され、石英ルツボ１２を包むように密着して支持する。ルツボ支持体１７は、シリコンの溶融時に軟化した石英ルツボ１２の形状を維持し、石英ルツボ１２を支える役割りを果たす。石英ルツボ１２の上面には、シリコン融液７の上面を覆うように遮蔽筒３１が形成されている。こうした遮蔽筒３１は、引上げたシリコン単結晶インゴット５が石英ルツボ１２のシリコン融液７から輻射熱を受けて熱履歴が変化し、品質が劣化することを防止する。
【００２２】
ルツボ支持体１７の下側にはルツボ支持装置（リフト）１９が備えられる。ルツボ支持装置１９は、ルツボ支持体１７および石英ルツボ１２を下側から支えるとともに、育成に伴って変化するシリコン融液７の液面位置に対応して、石英ルツボ１２の位置を上下動させる。
【００２３】
シリコン単結晶引上装置１０の外殻１１の上方には、後ほど詳述する原料導入器を石英ルツボ１２の上部で係止するための突条３２が外殻１１と一体に形成されている。この突条３２で原料導入器が係止され、原料の石英ルツボ１２への導入が行われる。
【００２４】
こうしたシリコン単結晶引上装置１０を用いて、シリコン単結晶インゴットの引き上げにあたっては、まず、石英ルツボ１２内に原料となる塊状の多結晶シリコンを規定量投入する。そして、側面ヒータ１６を動作させて石英ルツボ１２内の多結晶シリコンを溶融し、石英ルツボ１２内にシリコン融液７を形成する。このシリコン融液７に種結晶６を接触させ、一定の回転速度で回転させつつ上方に規定の速度で引き上げることで、シリコン単結晶インゴット５を形成する。
【００２５】
図２は、原料導入器を示す断面図である。原料導入器４１は、本体を成す中空のパイプ４２と、このパイプ４２の底面側の開放端４２ａを着脱自在に塞ぐ底蓋４３と、この底蓋４３を吊り下げる吊下ワイヤ４４とから構成されている。パイプ４２は、例えば全体が石英ガラスで形成され、外周面の上部に係止リング４５が一体に突設される。こうした係止リング４５は、原料導入器４１をシリコン単結晶引上装置１０に入れた際に、外殻１１に形成された突条３２と係合して、原料導入器４１をシリコン単結晶引上装置１０の上部で固定する。
【００２６】
パイプ４２の上面側の開放端４２ｂには、パイプ４２の上面を塞ぐとともに、吊下ワイヤ４４がパイプ４２の中心を通るように規制する孔４６ａが形成された上蓋４６が取り付けられる。吊下ワイヤ４４は、シリコン単結晶引上装置１０の上部に形成される昇降装置（図示せず）に吊り下げられ、上下動される。
【００２７】
このような原料導入器４１のパイプ４２に多結晶シリコン５１を装てんし、吊下ワイヤ４４を吊り下げることで、パイプ４２の開放端４２ａと底蓋４３とが係合して原料導入器４１内の多結晶シリコン５１が保持される。
【００２８】
図３は、原料導入器４１の底蓋４３付近を示す拡大断面図である。底蓋４３は、その上面が頂部４３ａから底面４３ｂに向かって広がる傾斜面４３ｃを成し、この傾斜面４３ｃの下端で、吊下ワイヤ４４を吊り下げ時にパイプ４２の開放端４２ａと係合する。また、底蓋４３の内側には、底面４３ｂから頂部４３ａに向けて一定の深さで凹部５３が形成される。そして、こうした凹部５３の上端面５３ａと底蓋４３の頂部４３ａとの間を貫通する吊下穴５４が形成されている。
【００２９】
吊下穴５４にはパイプ４２内を通る吊下ワイヤ４４の一端が貫通する。この吊下ワイヤ４４の一端には、固着部材４４ａが形成されている。こうした固着部材４４ａは、例えば
モリブデンやステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミナなどのセラミックで形成されている。
【００３０】
吊下ワイヤ４４の固着部材４４ａには、少なくとも吊下穴５４の直径よりも大きく形成された第１ストッパ６１と第２ストッパ６２とが、互いに独立して固着形成されている。
また、第１ストッパ６１と凹部５３の上端面５３ａとの間には、第２ストッパ６２を取り囲むようにスペーサー６３が形成されている。こうしたスペーサー６３は、第２ストッパ６２よりも少なくとも高さが高くなるように形成される。スペーサー６３は、例えば
モリブデンやステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミナなどのセラミックで形成されていればよい。
【００３１】
このような構成により、吊下ワイヤ４４を引き上げて原料導入器４１を吊り下げた、通常の吊下状態では、吊下ワイヤ４４の固着部材４４ａに固着された第１ストッパ６１が、底蓋４３にかかるパイプ４２や多結晶シリコン５１の荷重を、スペーサー６３を介して受け止める。この時、スペーサー６３は、第２ストッパ６２よりも高さが高く形成されているので、通常の吊下状態においては、第２ストッパ６２には吊下時のパイプ４２や多結晶シリコン５１の荷重は掛からない。
【００３２】
以上のような構成の原料導入器４１の作用を図１および図４を用いて説明する。例えば、シリコン単結晶引上装置１０を用いて、シリコン単結晶インゴット５を１本引き上げた後、前回使用した石英ルツボ１２をそのまま利用して、新たに原料である多結晶シリコン５１を仕込み、再度シリコン単結晶インゴット５を１本引き上げる場合や、あるいは、一定量の多結晶シリコン５１を石英ルツボ１２に仕込んで溶融し、シリコン融液７を形成した後、更に多結晶シリコン５１を追加投入して石英ルツボ１内のシリコン融液７を増やすことで、より大口径や長尺のシリコン単結晶インゴット５を引き上げる際に、こうした原料導入器４１を利用して多結晶シリコン５１を石英ルツボ１２に追加装填する。
【００３３】
多結晶シリコン５１を石英ルツボ１２に追加装填する際には、吊下ワイヤ４４を緊張させ、原料導入器４１の底蓋４３でパイプ４２の開放端４２ａを塞いだ状態で、パイプ４２内に所定量の多結晶シリコン５１を装填する。
【００３４】
多結晶シリコン５１の装填後、シリコン単結晶引上装置１０の上部からこの原料導入器４１を静かに降下させる（図４Ａ参照）。やがて、パイプ４２の外周面に形成された係止リング４５が、シリコン単結晶引上装置１０の外殻１１に形成された突条３２に当たり、パイプ４２はこの位置でシリコン単結晶引上装置１０に固定される（図４Ｂ参照）。
【００３５】
パイプ４２の固定後、さらに吊下ワイヤ４４を降下させると、吊下ワイヤ４４の端部に固定された底蓋４３だけが下がり、パイプ４２の開放端４２ａから外れる。これにより、パイプ４２の開放端４２ａが開かれ、パイプ４２に充填されていた多結晶シリコン５１がパイプ４２の開放端４２ａから落下し始める（図４Ｃ参照）。
【００３６】
この時、底蓋４３は、その上面が頂部４３ａから底面４３ｂに向かって広がる傾斜面４３ｃを成しているので、パイプ４２に充填されていた多結晶シリコン５１は底蓋４３に引っかかることなく、円滑に石英ルツボ１２に向けて落下する。そして、パイプ４２に充填されていた多結晶シリコン５１がすべて石英ルツボ１２に落下すれば、石英ルツボ１２への多結晶シリコン５１の再装填または追加装填が完了する（図４Ｄ参照）。
【００３７】
多結晶シリコン５１の装填完了後、再び吊下ワイヤ４４を引き上げると、底蓋４３がパイプ４２の開放端４２ａに当たって塞ぎ、そのままパイプ４２ごと原料導入器４１はシリコン単結晶引上装置１０の上部に引き上げられる。
【００３８】
ところで、このような原料導入器４１は、第１ストッパ６１や第２ストッパ６２がモリブデンやステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミナなどのセラミックで形成されているが、こうした材料は汚染防止や耐熱性には優れているが、伸びやすかったり、脆かったりする欠点がある。従来、こうした原料導入器の底蓋を吊下ワイヤーに係合させるストッパーが破損すると、パイプ内に充填されている原料が石英ガラス製のパイプと共に落下し、大きな事故につながる懸念があった。
【００３９】
一方、図５に示すように、本発明の単結晶製造装置を構成する原料導入器４１は、通常の吊下げ時に荷重がかっている第１ストッパ６１が、衝撃や劣化などによって折れたり破損したりすると、それまで荷重の掛かっていなかった第２ストッパ６２が底蓋４３に形成された凹部５３の上端面５３ａに当接して底蓋４３を支えて、パイプ４２や多結晶シリコン５１を含む原料導入器４１全体を落下させること無く支持する。
【００４０】
これにより、例え衝撃や劣化で第１ストッパ６１が破損して落下してしまっても、第２ストッパ６２が第１ストッパ６１に代わって原料導入器４１を支え、パイプ４２や多結晶シリコン５１が落下するという事故を確実に防ぐことが可能になる。
【００４１】
こうした落下防止を実現する構成としては、上述した実施形態以外にも、例えば、図６に示す底蓋の構成でも良い。図６は、第２の実施形態の単結晶製造装置を構成する原料導入器における、底蓋付近の拡大断面図である。この第２の実施形態の原料導入器７１では、底蓋７３は、その上面が頂部７３ａから底面７３ｂに向かって広がる傾斜面７３ｃを成し、この傾斜面７３ｃの下端で、原料を保持するパイプ７２の開放端７２ａと係合する。また、底蓋７３の内側には、底面７３ｂから頂部７３ａに向けて一定の深さで凹部７４が形成される。さらに、凹部７４の上端面７４ａから頂部７３ａに向けて一定の深さで第２凹部７５が形成される。また、この第２凹部７５の上端面７５ａから底蓋７３の頂部７３ａとの間を貫通する吊下穴７６が形成されている。
【００４２】
吊下穴７６にはパイプ７２内を通る吊下ワイヤ７７の一端が貫通する。この吊下ワイヤ７７の一端には、固着部材７７ａが形成されている。こうした固着部材７７ａは、例えば
モリブデンやステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミナなどのセラミックで形成されている。
【００４３】
吊下ワイヤ７７の固着部材７７ａには、少なくとも第２凹部７５の直径よりも大きく形成された第１ストッパ７８が形成されている。また、第２凹部７５に入り込み、かつ吊下穴７６の直径よりも大きく形成された第２ストッパ７９が第１ストッパ７８とは独立して形成されている。こうした第２ストッパ７９は、第２凹部７５の深さよりも高さが低くなるように形成されている。
【００４４】
このような構成により、吊下ワイヤ７７を引き上げて原料導入器７１を吊り下げた、通常の吊下状態では、吊下ワイヤ７７の固着部材７７ａに固着された第１ストッパ７８が、底蓋７３にかかるパイプ７２や多結晶シリコン５１の荷重を、凹部７４の上端面７４ａで受け止める。この時、第２ストッパ７９は第２凹部７５の深さよりも高さが低くなるように形成されているので、通常の吊下状態においては、第２ストッパ７９には吊下時のパイプ７２や多結晶シリコン５１の荷重は掛からない。
【００４５】
一方、図７に示すように、第２の実施形態の原料導入器７１においても、通常の吊下げ時に荷重がかっている第１ストッパ７８が、衝撃や劣化などによって折れたり破損したりすると、それまで荷重の掛かっていなかった第２ストッパ７９が第２凹部７５の上端面７５ａに当接して底蓋７３を支えて、パイプ７２や多結晶シリコン５１を含む原料導入器７１全体を落下させること無く支持する。
【００４６】
これにより、例え衝撃や劣化で第１ストッパ７８が破損して落下してしまっても、第２ストッパ７９が第１ストッパ７８に代わって原料導入器７１を支え、パイプ７２や多結晶シリコン５１が落下するという事故を確実に防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、単結晶製造装置の概略を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の単結晶製造装置の原料導入器を示す断面図である。
【図３】図３は、図２の原料導入器の底蓋付近を示す要部拡大断面図である。
【図４】図４は、原料導入器の動作を示す説明図である。
【図５】図５は、原料導入器のストッパー破損時の作用を示す説明図である。
【図６】図６は、第２の実施形態における原料導入器の底蓋付近を示す要部拡大断面図である。
【図７】図７は、第２の実施形態におけるストッパー破損時の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  シリコン単結晶引上装置（単結晶製造装置）
４１  原料導入器
４２  パイプ
４３  底蓋
４４  吊下ワイヤ
４４ａ  固着部材
５４  吊下穴
６１  第１ストッパ
６２  第２ストッパ
６３  スペーサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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